JP2878143B2 - 減衰位相シフト・マスク作成用の薄膜材料及びその作成方法 - Google Patents
減衰位相シフト・マスク作成用の薄膜材料及びその作成方法Info
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- JP2878143B2 JP2878143B2 JP2403795A JP2403795A JP2878143B2 JP 2878143 B2 JP2878143 B2 JP 2878143B2 JP 2403795 A JP2403795 A JP 2403795A JP 2403795 A JP2403795 A JP 2403795A JP 2878143 B2 JP2878143 B2 JP 2878143B2
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相シフト・リソグラ
フィ・マスクに関する。さらに詳しくは、本発明は、マ
スクと、減衰層を有するマスクを作成するための方法と
に関する。
フィ・マスクに関する。さらに詳しくは、本発明は、マ
スクと、減衰層を有するマスクを作成するための方法と
に関する。
【0002】
【従来の技術】通常のクロム・マスク技術で達成される
ものを超えるリソグラフィ・ツールの解像度、コントラ
スト及び焦点深度を拡張するための経路としての位相シ
フト・マスクには、かなりの関心が寄せられている。位
相シフト・マスクにおいては、干渉効果が利用できるよ
うに石英基板プレートがエッチングまたはコーティング
される。このエッチングまたはコーティングの厚さは、
ちょうど1/2波長の隣接領域間に、2つの領域の境界
で破壊的干渉をもたらす光路差が確立できるような厚さ
である。たとえば、交互位相、リム及びその他の構造に
おける効果を定量化し利用するために、沢山の研究が行
われてきた。これまでに、位相シフト・マスクをフルス
ケール超小型回路設計に導入する妨げとなってきた問題
は、回路設計者のために自動的にマスク・レイアウトを
容易にする設計ツールの作成が難しいことであった。こ
のため、いわゆる減衰位相シフト・マスクの使用に焦点
が当てられている。
ものを超えるリソグラフィ・ツールの解像度、コントラ
スト及び焦点深度を拡張するための経路としての位相シ
フト・マスクには、かなりの関心が寄せられている。位
相シフト・マスクにおいては、干渉効果が利用できるよ
うに石英基板プレートがエッチングまたはコーティング
される。このエッチングまたはコーティングの厚さは、
ちょうど1/2波長の隣接領域間に、2つの領域の境界
で破壊的干渉をもたらす光路差が確立できるような厚さ
である。たとえば、交互位相、リム及びその他の構造に
おける効果を定量化し利用するために、沢山の研究が行
われてきた。これまでに、位相シフト・マスクをフルス
ケール超小型回路設計に導入する妨げとなってきた問題
は、回路設計者のために自動的にマスク・レイアウトを
容易にする設計ツールの作成が難しいことであった。こ
のため、いわゆる減衰位相シフト・マスクの使用に焦点
が当てられている。
【0003】減衰位相シフト・マスクにおいては、クロ
ム層の代わりに僅かに透明な層が1/2波長位相シフト
と共に用いられる。このマスクは、クロム・マスクの場
合と同様にただ1つのパターン形成ステップしかなく、
かつあらゆる縁部が180度位相シフト効果のためにコ
ントラストが高くなるという特徴を有する。現在、この
ようなマスクは通常、僅かに透明な、たとえば非常に薄
いクロム層と、所望の位相シフトを発生させるための石
英エッチングとの組合せによって調製される。この方法
では、層とエッチング工程の両方の高度の制御が必要で
ある。
ム層の代わりに僅かに透明な層が1/2波長位相シフト
と共に用いられる。このマスクは、クロム・マスクの場
合と同様にただ1つのパターン形成ステップしかなく、
かつあらゆる縁部が180度位相シフト効果のためにコ
ントラストが高くなるという特徴を有する。現在、この
ようなマスクは通常、僅かに透明な、たとえば非常に薄
いクロム層と、所望の位相シフトを発生させるための石
英エッチングとの組合せによって調製される。この方法
では、層とエッチング工程の両方の高度の制御が必要で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、減
衰層を有する位相シフト・マスクを生成する方法を提供
することである。
衰層を有する位相シフト・マスクを生成する方法を提供
することである。
【0005】本発明の他の目的は、減衰がうまく制御さ
れた層を有する位相シフト・マスクを提供することであ
る。
れた層を有する位相シフト・マスクを提供することであ
る。
【0006】本発明の他の目的は、所望の位相シフト及
び位相シフト減衰が同じ層で生じるマスクを提供するこ
とである。
び位相シフト減衰が同じ層で生じるマスクを提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、石英基板上に
予め付着された層の選択的エッチングによって減衰型の
位相シフト・マスクを製造することを対象とする。この
層は、必要とされる位相シフトと減衰を組み合わせるこ
とを特徴とし、減衰位相シフト・マスクを生成するため
に容易にパターン形成し加工することができる。すなわ
ち、この方法の利点は、単一の層で光の減衰と位相シフ
トが達成されることである。
予め付着された層の選択的エッチングによって減衰型の
位相シフト・マスクを製造することを対象とする。この
層は、必要とされる位相シフトと減衰を組み合わせるこ
とを特徴とし、減衰位相シフト・マスクを生成するため
に容易にパターン形成し加工することができる。すなわ
ち、この方法の利点は、単一の層で光の減衰と位相シフ
トが達成されることである。
【0008】
【実施例】重要な材料要件は、減衰層の薄膜を数式1の
ように空気に対して1/2波長のシフトを生成する光路
長に対応するように選ぶことである。
ように空気に対して1/2波長のシフトを生成する光路
長に対応するように選ぶことである。
【数1】(n−1)d=λ/2
【0009】上式において、nは、リソグラフィ・ツー
ル露光波長λでの膜の屈折率である。さらに、膜は非常
に低い固有応力をもたなければならず、かつ膜はエッチ
するが基板はエッチしない方法でパターン形成すること
が可能なものでなければならない。この厚さの膜の光透
過率は、通常は透過率5〜15%の選択された値に対応
する。光透過率Tは数式2で表すことができる。
ル露光波長λでの膜の屈折率である。さらに、膜は非常
に低い固有応力をもたなければならず、かつ膜はエッチ
するが基板はエッチしない方法でパターン形成すること
が可能なものでなければならない。この厚さの膜の光透
過率は、通常は透過率5〜15%の選択された値に対応
する。光透過率Tは数式2で表すことができる。
【数2】T=(1−R)exp(−4πkd/λ)
【0010】上式において、kは吸収係数、Rは反射率
であり、数式3のように表すことができる。
であり、数式3のように表すことができる。
【数3】 R={(n−1)2+k2}/{(n+1)2+k2}
【0011】この3つの式は、180度位相シフト、透
過率T、及び最大許容反射率Rという所望の位相シフト
・マスクの特性を、屈折率n、吸収率k、及び膜厚dと
いう材料パラメータと関係付けるものである。明らかな
通り、nとkは独立に選択することはできない。という
のは、数式1〜3から数式4が成立するからである。
過率T、及び最大許容反射率Rという所望の位相シフト
・マスクの特性を、屈折率n、吸収率k、及び膜厚dと
いう材料パラメータと関係付けるものである。明らかな
通り、nとkは独立に選択することはできない。という
のは、数式1〜3から数式4が成立するからである。
【数4】k=(n−1)(1/2π)1n{(1−R)
/T}
/T}
【0012】光特性に関する要件を図1に要約して示
す。図1において、陰影付きの領域は、2%及び20%
という極端な透過率の値に対するnとkの値の範囲を示
す。屈折率の値が高すぎると、膜の表面反射率が10%
よりも大きくなる。本明細書の手法は、値nの摂動を最
小にしてkの値を制御する方法を対象とする。
す。図1において、陰影付きの領域は、2%及び20%
という極端な透過率の値に対するnとkの値の範囲を示
す。屈折率の値が高すぎると、膜の表面反射率が10%
よりも大きくなる。本明細書の手法は、値nの摂動を最
小にしてkの値を制御する方法を対象とする。
【0013】光学特性の組合せを達成するために、所望
のいくつかの材料系を調べる。Si−Nで例示される第
1の材料系は、石英基板に対してある程度選択的にエッ
チングすることができる。SiO2で例示される第2の
系では、エッチ・ストップ層が必要である。本発明の方
法は、概念的には、紫外線透過材料を選択し、比較的強
い紫外線吸収を有することがわかっている類似の窒化物
の適当な量を前記透過材料の成膜中に含有するようにそ
れを付着させるものである。この成膜は、窒素ガス含有
反応性雰囲気中での高周波スパッタ技法によって付着さ
せた。Mo、Cr、Co、Ni、Fe、C、W、Ti、
HfまたはZrの元素を所定の割合で混入したSI材料
のスパッタ・ターゲットの使用により、当該の波長36
5nm及び248nmでの光透過度が制御された窒化物
の成膜を生成することができる。さらに、Co、Ni、
Fe元素を混入したSi材料の場合には、これらの各酸
化物の成膜も上記波長範囲に亘って制御された光透過度
を有する。
のいくつかの材料系を調べる。Si−Nで例示される第
1の材料系は、石英基板に対してある程度選択的にエッ
チングすることができる。SiO2で例示される第2の
系では、エッチ・ストップ層が必要である。本発明の方
法は、概念的には、紫外線透過材料を選択し、比較的強
い紫外線吸収を有することがわかっている類似の窒化物
の適当な量を前記透過材料の成膜中に含有するようにそ
れを付着させるものである。この成膜は、窒素ガス含有
反応性雰囲気中での高周波スパッタ技法によって付着さ
せた。Mo、Cr、Co、Ni、Fe、C、W、Ti、
HfまたはZrの元素を所定の割合で混入したSI材料
のスパッタ・ターゲットの使用により、当該の波長36
5nm及び248nmでの光透過度が制御された窒化物
の成膜を生成することができる。さらに、Co、Ni、
Fe元素を混入したSi材料の場合には、これらの各酸
化物の成膜も上記波長範囲に亘って制御された光透過度
を有する。
【0014】図2を参照すると、膜は高周波ダイオード
・スパッタ・システムによって付着させた。ガス混合物
を導入する前に、ターボ分子ポンプによってスパッタ・
チャンバ10を10-7トル未満に排気することができ
る。プレート12などの石英プレートを基板として使用
する。プレート12を直径約20.3cm(8インチ)の
水冷フィクスチャ14上に取り付ける。必要ならば、あ
るいは希望するなら、後でさらに詳しく述べるように、
当技術分野で周知の方法を用いてプレート12上にエッ
チ・ストップ層16を付着させてもよい。本発明によれ
ば、減衰位相シフト層18は、プレート12上に、また
エッチ・ストップ層を使用する場合はエッチ・ストップ
上に直接付着させる。付着の間、当技術分野で周知の方
式でスパッタ・ターゲット20とフィクスチャ14の間
に200Wの入力電力を印加する。使用全圧は5ミリト
ルである。付着後、Tencorのアルファ・ステップ
・プロフィロメータ(図示せず)によって層18の厚さ
を決定する。自動回析計によるX線回析を用いて、これ
らの層または膜の一部の構造を調べる。VarianD
MS−200紫外可視分光光度計で光透過率を測定す
る。
・スパッタ・システムによって付着させた。ガス混合物
を導入する前に、ターボ分子ポンプによってスパッタ・
チャンバ10を10-7トル未満に排気することができ
る。プレート12などの石英プレートを基板として使用
する。プレート12を直径約20.3cm(8インチ)の
水冷フィクスチャ14上に取り付ける。必要ならば、あ
るいは希望するなら、後でさらに詳しく述べるように、
当技術分野で周知の方法を用いてプレート12上にエッ
チ・ストップ層16を付着させてもよい。本発明によれ
ば、減衰位相シフト層18は、プレート12上に、また
エッチ・ストップ層を使用する場合はエッチ・ストップ
上に直接付着させる。付着の間、当技術分野で周知の方
式でスパッタ・ターゲット20とフィクスチャ14の間
に200Wの入力電力を印加する。使用全圧は5ミリト
ルである。付着後、Tencorのアルファ・ステップ
・プロフィロメータ(図示せず)によって層18の厚さ
を決定する。自動回析計によるX線回析を用いて、これ
らの層または膜の一部の構造を調べる。VarianD
MS−200紫外可視分光光度計で光透過率を測定す
る。
【0015】図2に示した技法を用いて作成した位相シ
フト・マスク・ブランクの層18を次にパターン化し
て、図3に示すような所望のリソグラフィ・マスクを形
成する。シリコン・ベースの層を使用することの利点
は、当技術分野で周知の反応性イオン・エッチング(R
IE)や湿式エッチングなどの技法でそれが行えること
である。エッチ・ストップ層16は、どんな種類のエッ
チングを使用するかに応じて、あってもなくてもよい。
エッチングの種類は、層18を形成する材料によって決
まる。その例は後で示す。
フト・マスク・ブランクの層18を次にパターン化し
て、図3に示すような所望のリソグラフィ・マスクを形
成する。シリコン・ベースの層を使用することの利点
は、当技術分野で周知の反応性イオン・エッチング(R
IE)や湿式エッチングなどの技法でそれが行えること
である。エッチ・ストップ層16は、どんな種類のエッ
チングを使用するかに応じて、あってもなくてもよい。
エッチングの種類は、層18を形成する材料によって決
まる。その例は後で示す。
【0016】窒化シリコン・ベースの層は、基板のエッ
チ速度が比較的低速であるエッチング・プロセスによっ
てパターン形成ができるので、減衰型位相シフト・マス
クとして使用するのに有望である。Si−N膜は、シリ
コン・ターゲットと、アルゴンと窒素からなるスパッタ
用混合気体とを用いる高周波スパッタで付着された。ス
パッタの間に、窒素含有率を0%から30%まで変え
る。窒素レベルが高いと、窒化シリコンの透明な膜が得
られる。窒素の割合が減少するにつれて、膜はシリコン
に富むようになり、光吸収性が膜に導入される。この吸
収率の大きさは、スパッタ・ガス中の窒素とアルゴンの
比によって制御できる。異なる窒素圧で付着した、厚さ
が100nmと一定な様々なSi−N膜の透過率を図4
に示す。膜厚が異なる場合でも同様な結果が得られる。
膜厚100nmの場合の図4のデータ及び他の厚さのデ
ータによる、248nmにおけるSi−N膜の透過率を
図5にプロットする。吸収定数αと窒素百分率Pを関係
付ける実験式は、α=0.06/(P−13.3)で与
えられる。膜の光透過率Tは、数式5で表すことができ
る。
チ速度が比較的低速であるエッチング・プロセスによっ
てパターン形成ができるので、減衰型位相シフト・マス
クとして使用するのに有望である。Si−N膜は、シリ
コン・ターゲットと、アルゴンと窒素からなるスパッタ
用混合気体とを用いる高周波スパッタで付着された。ス
パッタの間に、窒素含有率を0%から30%まで変え
る。窒素レベルが高いと、窒化シリコンの透明な膜が得
られる。窒素の割合が減少するにつれて、膜はシリコン
に富むようになり、光吸収性が膜に導入される。この吸
収率の大きさは、スパッタ・ガス中の窒素とアルゴンの
比によって制御できる。異なる窒素圧で付着した、厚さ
が100nmと一定な様々なSi−N膜の透過率を図4
に示す。膜厚が異なる場合でも同様な結果が得られる。
膜厚100nmの場合の図4のデータ及び他の厚さのデ
ータによる、248nmにおけるSi−N膜の透過率を
図5にプロットする。吸収定数αと窒素百分率Pを関係
付ける実験式は、α=0.06/(P−13.3)で与
えられる。膜の光透過率Tは、数式5で表すことができ
る。
【数5】
【0017】上式で、dはnm単位で表した膜厚、Rは
反射率である。
反射率である。
【0018】したがって、n=2.3、λ=248nm
である場合、式1による位相シフトに必要な膜厚は95
nmとなる。5〜10%の光透過率を得るには、数式5
から窒素15.9%が必要である。180度位相シフト
の要件を満足する膜の光透過率の有用な範囲を得ること
ができるが、窒素含有率に対する制御要件は、図5を見
るとわかる通り、極めて厳しい。この方法は、有用では
あるが、減衰型位相シフト・マスクの日常的生産には好
都合ではない。
である場合、式1による位相シフトに必要な膜厚は95
nmとなる。5〜10%の光透過率を得るには、数式5
から窒素15.9%が必要である。180度位相シフト
の要件を満足する膜の光透過率の有用な範囲を得ること
ができるが、窒素含有率に対する制御要件は、図5を見
るとわかる通り、極めて厳しい。この方法は、有用では
あるが、減衰型位相シフト・マスクの日常的生産には好
都合ではない。
【0019】アルゴン・ガス中でSiCターゲットをス
パッタすると、248nmでの膜の吸収性はかなり良好
であった。スパッタ・ガス中に酸素を添加するとスパッ
タされた膜の透明度が増大する。しかし酸素圧の制御は
非常にクリティカルである。酸素圧が1%変化しても光
透過率が1桁変化する可能性がある。
パッタすると、248nmでの膜の吸収性はかなり良好
であった。スパッタ・ガス中に酸素を添加するとスパッ
タされた膜の透明度が増大する。しかし酸素圧の制御は
非常にクリティカルである。酸素圧が1%変化しても光
透過率が1桁変化する可能性がある。
【0020】スパッタ中に窒素ガスを添加しても、スパ
ッタされる膜の吸収性が低下する。しかし、窒素圧につ
れて透過性が変化する度合は非常に小さいので、窒素圧
の制御はクリティカルではない。スパッタ中のアルゴン
窒素混合気体中の窒素含有率が35%のときの様々な膜
厚でのSiC−N膜の透過率を図6に示す。図6及び他
の窒素圧で得られたデータによる、248nmにおける
SiC−N膜の透過率を図7にプロットする。所望の位
相シフトに必要とされる厚さ約100nmの膜では、N
2圧のクリティカルな制御なしで容易に5〜15%の透
過率を得ることができる。したがって、この系は、単層
の減衰型位相シフト・マスクの材料として有望である。
ッタされる膜の吸収性が低下する。しかし、窒素圧につ
れて透過性が変化する度合は非常に小さいので、窒素圧
の制御はクリティカルではない。スパッタ中のアルゴン
窒素混合気体中の窒素含有率が35%のときの様々な膜
厚でのSiC−N膜の透過率を図6に示す。図6及び他
の窒素圧で得られたデータによる、248nmにおける
SiC−N膜の透過率を図7にプロットする。所望の位
相シフトに必要とされる厚さ約100nmの膜では、N
2圧のクリティカルな制御なしで容易に5〜15%の透
過率を得ることができる。したがって、この系は、単層
の減衰型位相シフト・マスクの材料として有望である。
【0021】酸化物ベースの膜も減衰型位相シフト・マ
スクの作成に使用できるが、この場合はエッチ・ストッ
プ層を使用する必要がある。Al2O3及びHfO2を含
めていくつかの材料がこの目的に適していることが判明
している。
スクの作成に使用できるが、この場合はエッチ・ストッ
プ層を使用する必要がある。Al2O3及びHfO2を含
めていくつかの材料がこの目的に適していることが判明
している。
【0022】MoSi2−O2は、酸素とアルゴンの混合
気体の存在下でのMoSi2ターゲットの反応性スパッ
タリングによって得られる。スパッタの間に酸素含有率
は0%から40%の間で変化した。スパッタ中の酸素含
有率が8%より高い場合、得られる膜はほぼ同じ光透過
率をもつことがわかっている。様々な厚さのこれらの膜
の透過率を図8に示す。スパッタ中の酸素含有率を8%
より高くして付着させたMoSi2膜の248nmでの
透過率と膜厚の関係を図9に示す。若干の窒素を添加し
た場合、吸収性が僅かに増大するだけである。exp−
αdの関係を使って図9から計算した吸収係数αは約
1.2×10-3である、位相シフト・マスク作成のた
め、HfO2エッチ・ストップ層を使って、厚さが約1
80nmで光透過率が10%の膜を12.7cm(5イン
チ)及び15.2cm(6インチ)の方形の溶融石英基板
上に付着させる。位相シフトの測定値は約180度であ
り、248nmにおける屈折率は干渉計による位相シフ
トの直接測定から、約1.68と推定される。
気体の存在下でのMoSi2ターゲットの反応性スパッ
タリングによって得られる。スパッタの間に酸素含有率
は0%から40%の間で変化した。スパッタ中の酸素含
有率が8%より高い場合、得られる膜はほぼ同じ光透過
率をもつことがわかっている。様々な厚さのこれらの膜
の透過率を図8に示す。スパッタ中の酸素含有率を8%
より高くして付着させたMoSi2膜の248nmでの
透過率と膜厚の関係を図9に示す。若干の窒素を添加し
た場合、吸収性が僅かに増大するだけである。exp−
αdの関係を使って図9から計算した吸収係数αは約
1.2×10-3である、位相シフト・マスク作成のた
め、HfO2エッチ・ストップ層を使って、厚さが約1
80nmで光透過率が10%の膜を12.7cm(5イン
チ)及び15.2cm(6インチ)の方形の溶融石英基板
上に付着させる。位相シフトの測定値は約180度であ
り、248nmにおける屈折率は干渉計による位相シフ
トの直接測定から、約1.68と推定される。
【0023】これらの膜をマイクロプローブで分析する
と、2−SiO2及びMoO3に対応する組成を有すると
判定される。623,8nmにおけるこれらの膜の屈折
率は約1.6である。
と、2−SiO2及びMoO3に対応する組成を有すると
判定される。623,8nmにおけるこれらの膜の屈折
率は約1.6である。
【0024】Moターゲットも酸素・アルゴン混合気体
中で反応性スパッタリングを行って、様々な厚さのMo
−O2膜を作成する。これらの膜もマイクロプローブで
分析し、その組成がMoO3であると判定される。した
がって、ターゲット中のSi成分もMo成分も反応性ス
パッタリング・プロセスの間に完全に酸化されると判定
される。ターゲット中のMoの組成が変化する場合、ス
パッタされた膜の透過率を変化させることができる。
中で反応性スパッタリングを行って、様々な厚さのMo
−O2膜を作成する。これらの膜もマイクロプローブで
分析し、その組成がMoO3であると判定される。した
がって、ターゲット中のSi成分もMo成分も反応性ス
パッタリング・プロセスの間に完全に酸化されると判定
される。ターゲット中のMoの組成が変化する場合、ス
パッタされた膜の透過率を変化させることができる。
【0025】様々な厚さのSiO2膜とMoO3膜の透過
率を測定し、図10にプロットした。SiO2の248
nmでの透過率は非常に高い(90%を超える)が、M
oO3の248nmでの透過率は、MoO3層の厚さに応
じて非常に低い。この図から、厚さ約180nmの膜で
は、248nmにおいて僅か6%の光透過率とするに
は、ターゲット材料の組成をMo1.19Si2にしなけれ
ばならないと推定される。この仮定をテストするため、
この組成をもつ新しいターゲットを入手し、膜を付着さ
せた。その結果も図9に示す。厚さ約180nmの膜の
248nmでの透過率は、予測通り6%に低下した。
率を測定し、図10にプロットした。SiO2の248
nmでの透過率は非常に高い(90%を超える)が、M
oO3の248nmでの透過率は、MoO3層の厚さに応
じて非常に低い。この図から、厚さ約180nmの膜で
は、248nmにおいて僅か6%の光透過率とするに
は、ターゲット材料の組成をMo1.19Si2にしなけれ
ばならないと推定される。この仮定をテストするため、
この組成をもつ新しいターゲットを入手し、膜を付着さ
せた。その結果も図9に示す。厚さ約180nmの膜の
248nmでの透過率は、予測通り6%に低下した。
【0026】Si−N膜を得るために窒素ガスを用いて
反応性スパッタリングしたSiターゲットを使用する
と、減衰が制御し難いが、SiC−N膜を得るためにS
i−Cターゲットを使用すると、減衰がそれより制御さ
れる。Mo−Si系はずっと大きなフレキシビリティを
与える。任意の厚さでのターゲット材料中のMo濃度が
変えることによって光透過率をどんな値にでもすること
ができ、広範囲の酸素圧が使用できるため、このプロセ
スは非常に制御が容易である。Cr、W、Tiなど他の
金属も使用できることは明らかである。
反応性スパッタリングしたSiターゲットを使用する
と、減衰が制御し難いが、SiC−N膜を得るためにS
i−Cターゲットを使用すると、減衰がそれより制御さ
れる。Mo−Si系はずっと大きなフレキシビリティを
与える。任意の厚さでのターゲット材料中のMo濃度が
変えることによって光透過率をどんな値にでもすること
ができ、広範囲の酸素圧が使用できるため、このプロセ
スは非常に制御が容易である。Cr、W、Tiなど他の
金属も使用できることは明らかである。
【0027】図10に示すようにMo−Si系では36
5nmにおける透過率が高いため、248nm用のマス
クしか作成できない。CoO、NiO、Fe2O3など3
65nmで高い吸収性を示す酸化物は沢山ある。図11
に、様々な厚さのSiO2膜及びCoO膜の透過率を示
す。CoOと共スパッタしたSiO2は、248nm及
び365nmの減衰位相シフト層を作成するための有力
な候補である。
5nmにおける透過率が高いため、248nm用のマス
クしか作成できない。CoO、NiO、Fe2O3など3
65nmで高い吸収性を示す酸化物は沢山ある。図11
に、様々な厚さのSiO2膜及びCoO膜の透過率を示
す。CoOと共スパッタしたSiO2は、248nm及
び365nmの減衰位相シフト層を作成するための有力
な候補である。
【0028】SiO2をベースとする減衰位相シフト層
は、縁部のパターン形成に使用されるRIEエッチング
に対するエッチ・ストップ層を必要とすることがある。
SiO2エッチ・プロセスが石英基板をも攻撃するから
である。減衰位相シフト層が基本的にSi3N4を含有す
る場合は、エッチ・ストップ層が不要となるので有利に
なることがある。これは、窒素・アルゴン混合気体中で
Mo−Siなどのスパッタ・ターゲットを使用すると容
易に行える。様々な厚さのSi3N4膜及びMo2N膜の
透過率を図12に示す。Mo2N膜の光透過率は同じ厚
さのMoO3膜よりも高いので、Mo−Siターゲット
中のMoが少なくてよい。さらに、Cr、W、Ti、H
f、Zr、Co、Ni、Feなど他の金属も減衰位相シ
フト膜の作成に使用できる。
は、縁部のパターン形成に使用されるRIEエッチング
に対するエッチ・ストップ層を必要とすることがある。
SiO2エッチ・プロセスが石英基板をも攻撃するから
である。減衰位相シフト層が基本的にSi3N4を含有す
る場合は、エッチ・ストップ層が不要となるので有利に
なることがある。これは、窒素・アルゴン混合気体中で
Mo−Siなどのスパッタ・ターゲットを使用すると容
易に行える。様々な厚さのSi3N4膜及びMo2N膜の
透過率を図12に示す。Mo2N膜の光透過率は同じ厚
さのMoO3膜よりも高いので、Mo−Siターゲット
中のMoが少なくてよい。さらに、Cr、W、Ti、H
f、Zr、Co、Ni、Feなど他の金属も減衰位相シ
フト膜の作成に使用できる。
【0029】要約すると、いくつかの材料系が、減衰型
位相シフト層の作成に有望であることが判明した。一般
に窒化物ベースの系は、石英基板に対して選択的にエッ
チできる可能性がある。Al2O3やHfO2などの透明
なエッチ・ストップ層を使用すると、ずっと高いエッチ
選択性が得られることがある。この場合光減衰層はC
o、Mo、Ni、Cr、Tiなどある範囲の他の材料と
共スパッタしたSiO2その他の紫外線に透明な材料を
含むことができる。一次近似で、吸収性金属の必要量は
対応する酸化物の吸収率測定値から推定できることが判
明している。
位相シフト層の作成に有望であることが判明した。一般
に窒化物ベースの系は、石英基板に対して選択的にエッ
チできる可能性がある。Al2O3やHfO2などの透明
なエッチ・ストップ層を使用すると、ずっと高いエッチ
選択性が得られることがある。この場合光減衰層はC
o、Mo、Ni、Cr、Tiなどある範囲の他の材料と
共スパッタしたSiO2その他の紫外線に透明な材料を
含むことができる。一次近似で、吸収性金属の必要量は
対応する酸化物の吸収率測定値から推定できることが判
明している。
【0030】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0031】(1)位相シフト・マスクにおいて、所与
の波長のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成す
る方法であって、前記所与の波長で透過性である基板を
用意するステップと、シリコンを含有する付着ターゲッ
トを用意するステップと、反応性窒素成分を含有する気
体環境において、付着プロセスを用いて、前記ターゲッ
トから、前記基板上に主としてシリコンと窒素を含有す
る前記層を付着するステップと、を含む方法。 (2)前記ターゲットが金属をも含有し、かつ前記層が
前記波長でエネルギーを吸収する前記金属を含む化学種
を含有することを特徴とする上記(1)に記載の方法。 (3)前記金属が、Mo、Cr、W、Ti、Co、F
e、Ni、Hf、Cu、Zrからなる群から選択される
ことを特徴とする上記(2)に記載の方法。 (4)前記ターゲットがSiCを含有し、前記層がSi
C−Nを含有することを特徴とする上記(1)に記載の
方法。 (5)位相シフト・マスクにおいて、所与の波長のエネ
ルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法であっ
て前記所与の波長で透過性である基板を用意するステッ
プと、シリコンを含有する付着ターゲットを用意するス
テップと、反応性酸素成分を含有する気体環境におい
て、付着プロセスを用いて、前記ターゲットから、前記
基板上に主としてシリコンと酸素を含有する前記層を付
着するステップと、を含む方法。 (6)前記ターゲットが金属をも含有し、かつ前記層が
前記波長でエネルギーを吸収する前記金属を含む化学種
を含有することを特徴とする上記(5)に記載の方法。 (7)前記金属がMoであり、前記層がMoO3−2S
iO2を含有することを特徴とする上記(6)に記載の
方法。 (8)前記ターゲットがMoXSi2からなることを特徴
とする上記(6)に記載の方法。 (9)前記層がXMoO3−2SiO2からなることを特
徴とする上記(8)に記載の方法。 (10)前記金属がMo、Cr、W、Ti、Co、F
e、Ni、Hf、Zr、Cuのうちの1つであることを
特徴とする上記(6)に記載の方法。 (11)前記位相シフト層を付着する前に、前記基板上
にエッチ・ストップ層を形成するステップをさらに含む
ことを特徴とする上記(5)に記載の方法。 (12)所与の波長で透過性がある基板と、主としてシ
リコンと窒素と前記波長で吸収性のある化学種とを含有
する、付着された位相シフト層と、を備える位相シフト
・マスク。 (13)前記化学種が炭素であることを特徴とする、上
記(12)に記載の位相シフト・マスク。 (14)前記化学種が金属イオンであることを特徴とす
る、上記(12)に記載の位相シフト・マスク。 (15)所与の波長で透過性がある基板と、主としてシ
リコンと酸素と前記波長で吸収性のある化学種とを含有
する、付着された位相シフト層と、を備える位相シフト
・マスク。 (16)前記化学種が炭素であることを特徴とする、上
記(15)に記載の位相シフト・マスク。 (17)前記化学種がMoO3を含むことを特徴とす
る、上記(15)に記載の位相シフト・マスク。 (18)所与の波長のエネルギーに対して透過性のある
基板と、位相シフトと前記波長のエネルギーの減衰とを
行う、前記基板上の層とを備え、前記層が、前記波長の
エネルギーに対して基本的に透明である母材と、前記母
材中に分散された、前記波長のエネルギーを吸収する、
制御された量のある化学種とを備える、所与の波長のエ
ネルギーで使用するためのリソグラフィ・マスク。 (19)前記母材がシリコンであることを特徴とする、
上記(18)に記載のリソグラフィ・マスク。 (20)前記化学種が金属イオンであることを特徴とす
る、上記(18)に記載のリソグラフィ・マスク。 (21)前記母材が二酸化シリコンを含み、前記吸収性
化学種がMoO3であることを特徴とする、上記(1
8)に記載のリソグラフィ・マスク。
の波長のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成す
る方法であって、前記所与の波長で透過性である基板を
用意するステップと、シリコンを含有する付着ターゲッ
トを用意するステップと、反応性窒素成分を含有する気
体環境において、付着プロセスを用いて、前記ターゲッ
トから、前記基板上に主としてシリコンと窒素を含有す
る前記層を付着するステップと、を含む方法。 (2)前記ターゲットが金属をも含有し、かつ前記層が
前記波長でエネルギーを吸収する前記金属を含む化学種
を含有することを特徴とする上記(1)に記載の方法。 (3)前記金属が、Mo、Cr、W、Ti、Co、F
e、Ni、Hf、Cu、Zrからなる群から選択される
ことを特徴とする上記(2)に記載の方法。 (4)前記ターゲットがSiCを含有し、前記層がSi
C−Nを含有することを特徴とする上記(1)に記載の
方法。 (5)位相シフト・マスクにおいて、所与の波長のエネ
ルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法であっ
て前記所与の波長で透過性である基板を用意するステッ
プと、シリコンを含有する付着ターゲットを用意するス
テップと、反応性酸素成分を含有する気体環境におい
て、付着プロセスを用いて、前記ターゲットから、前記
基板上に主としてシリコンと酸素を含有する前記層を付
着するステップと、を含む方法。 (6)前記ターゲットが金属をも含有し、かつ前記層が
前記波長でエネルギーを吸収する前記金属を含む化学種
を含有することを特徴とする上記(5)に記載の方法。 (7)前記金属がMoであり、前記層がMoO3−2S
iO2を含有することを特徴とする上記(6)に記載の
方法。 (8)前記ターゲットがMoXSi2からなることを特徴
とする上記(6)に記載の方法。 (9)前記層がXMoO3−2SiO2からなることを特
徴とする上記(8)に記載の方法。 (10)前記金属がMo、Cr、W、Ti、Co、F
e、Ni、Hf、Zr、Cuのうちの1つであることを
特徴とする上記(6)に記載の方法。 (11)前記位相シフト層を付着する前に、前記基板上
にエッチ・ストップ層を形成するステップをさらに含む
ことを特徴とする上記(5)に記載の方法。 (12)所与の波長で透過性がある基板と、主としてシ
リコンと窒素と前記波長で吸収性のある化学種とを含有
する、付着された位相シフト層と、を備える位相シフト
・マスク。 (13)前記化学種が炭素であることを特徴とする、上
記(12)に記載の位相シフト・マスク。 (14)前記化学種が金属イオンであることを特徴とす
る、上記(12)に記載の位相シフト・マスク。 (15)所与の波長で透過性がある基板と、主としてシ
リコンと酸素と前記波長で吸収性のある化学種とを含有
する、付着された位相シフト層と、を備える位相シフト
・マスク。 (16)前記化学種が炭素であることを特徴とする、上
記(15)に記載の位相シフト・マスク。 (17)前記化学種がMoO3を含むことを特徴とす
る、上記(15)に記載の位相シフト・マスク。 (18)所与の波長のエネルギーに対して透過性のある
基板と、位相シフトと前記波長のエネルギーの減衰とを
行う、前記基板上の層とを備え、前記層が、前記波長の
エネルギーに対して基本的に透明である母材と、前記母
材中に分散された、前記波長のエネルギーを吸収する、
制御された量のある化学種とを備える、所与の波長のエ
ネルギーで使用するためのリソグラフィ・マスク。 (19)前記母材がシリコンであることを特徴とする、
上記(18)に記載のリソグラフィ・マスク。 (20)前記化学種が金属イオンであることを特徴とす
る、上記(18)に記載のリソグラフィ・マスク。 (21)前記母材が二酸化シリコンを含み、前記吸収性
化学種がMoO3であることを特徴とする、上記(1
8)に記載のリソグラフィ・マスク。
【図1】減衰位相シフト層に関する当該領域を示すグラ
フである。
フである。
【図2】本発明による層を付着する装置の概略断面図で
ある。
ある。
【図3】本発明によるパターン付きリソグラフィ位相シ
フト・マスタの概略断面図である。
フト・マスタの概略断面図である。
【図4】様々な窒素圧で付着させた厚さ100nmのS
i−N膜の、透過率と波長の関係を示すグラフである。
i−N膜の、透過率と波長の関係を示すグラフである。
【図5】様々な厚さのSi−N膜の248nmでの透過
率と窒素圧の関係を示すグラフである。
率と窒素圧の関係を示すグラフである。
【図6】窒素含有率35%で付着させた様々な厚さのS
iC−N膜の透過率と波長の関係を示すグラフである。
iC−N膜の透過率と波長の関係を示すグラフである。
【図7】様々な厚さのSiC−N膜の248nmでの透
過率と付着中の窒素圧の関係を示すグラフである。
過率と付着中の窒素圧の関係を示すグラフである。
【図8】様々な厚さのMoSi2−O2膜の透過率と波長
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図9】MoSi2−O2膜及び、Mo1.19Si2−O2膜
の248nmでの透過率と膜厚の関係を示すグラフであ
る。
の248nmでの透過率と膜厚の関係を示すグラフであ
る。
【図10】SiO2膜及びMoO3膜の透過率と波長の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図11】SiO2膜及びCoO膜の透過率と波長の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図12】Si3N4膜及びMo2N膜の透過率と波長の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
10 スパッタ・チャンバ 12 プレート 14 フィクスチャ 16 エッチ・ストップ層 18 減衰位相シフト層 20 スパッタ・ターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クワン・クオ・シー アメリカ合衆国10526 ニューヨーク州 ゴールデンズ・ブリッジ ディアトラッ ク・レーン ピー・オー・ボックス335 (56)参考文献 特開 平6−75361(JP,A) 特開 平6−250375(JP,A) 特開 平6−332152(JP,A) 特開 平7−140635(JP,A) 特表 平8−503557(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 1/08 H01L 21/027
Claims (5)
- 【請求項1】位相シフト・マスクにおいて、所与の波長
のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法
であって、 前記所与の波長で透過性である基板を用意するステップ
と、Mo、Cr、W、Ti、Co、Fe、Ni、Hf、Cu
またはZrの金属元素とSi元素とを所定比率で含有す
る複数金属元素材料から成るスパッタリング ターゲット
を用意するステップと、 反応性窒素成分を含有する気体環境において、窒素圧を
所定の値に制御することにより、広い波長範囲の波長エ
ネルギーを減衰できる主として前記複数金属材料の窒化
物の薄層を前記ターゲットから前記基板上に付着するス
テップと、 を含む方法。 - 【請求項2】位相シフト・マスクにおいて、所与の波長
のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法
であって、 前記所与の波長で透過性である基板およびシリコン含有
材料のスパッタリングターゲットを、それぞれ、反応性
スパッタリング室内に用意するステップと、 前記スパッタリング室内に不活性元素および窒素元素の
混合ガスの反応性スパッタリング雰囲気を確立して前記
シリコン含有材料の窒化物の薄層を前記基板上に付着す
るステップであって、混合ガス中の窒素ガスの含有率P
および付着層の厚さdの対数関数として定義される光透
過率Tの関係式から、所望の光透過率Tに対応する窒素
ガス含有率Pを算定し、この算定窒素ガス含有率Pに基
づいて窒素ガスの圧力を制御することにより、広い波長
範囲の波長エネルギーを減衰できる主として前記複数金
属材料の窒化物の薄層を形成することを含むステップ
と、 を含む方法。 - 【請求項3】位相シフト・マスクにおいて、所与の波長
のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法
であって、 前記所与の波長で透過性である基板およびSiC材料の
スパッタリングターゲ ットを、それぞれ、反応性スパッ
タリング室内に用意するステップと、 前記スパッタリング室内に不活性元素および窒素元素の
混合ガスの反応性スパッタリング雰囲気を確立し前記基
板上にSiC材料の窒化物の薄層を付着し、その際に、
混合ガス中の窒素ガスの含有率Pを所定の値に制御する
ことにより広い波長範囲の波長エネルギーを減衰できる
SiC材料の窒化物の薄層を形成することを含むステッ
プと、 を含む方法。 - 【請求項4】位相シフト・マスクにおいて、所与の波長
のエネルギーの減衰を行う位相シフト層を形成する方法
であって、 前記所与の波長で透過性である基板を用意するステップ
と、 Co、Fe、またはNiの金属元素とSi元素とを所定
比率で含有する複数金属材料から成るスパッタリングタ
ーゲットを用意するステップと、 反応性酸素成分を含有する気体環境において、酸素圧を
所定の値に制御することにより、広い波長範囲の波長エ
ネルギーを減衰できる主として前記複数金属材料の酸化
物の薄層を前記ターゲットから前記基板上に付着するス
テップと、 を含む方法。 - 【請求項5】前記位相シフト層を付着する前に、前記基
板上にエッチ・ストップ層を形成するステップをさらに
含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US20011794A | 1994-02-22 | 1994-02-22 | |
US200117 | 1994-02-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07261370A JPH07261370A (ja) | 1995-10-13 |
JP2878143B2 true JP2878143B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=22740409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2403795A Expired - Lifetime JP2878143B2 (ja) | 1994-02-22 | 1995-02-13 | 減衰位相シフト・マスク作成用の薄膜材料及びその作成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5939225A (ja) |
EP (1) | EP0668539A3 (ja) |
JP (1) | JP2878143B2 (ja) |
KR (1) | KR100213151B1 (ja) |
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